KR101840101B1 - 전자 또는 광학 리소그래피를 위한 자유 형태 분절 방법 - Google Patents

Abstract

전자 또는 광학 리소그래피를 위한 자유 형태 분절 방법
본 발명은 표면을 기본 특징부로 분절하는 컴퓨터 구현 방법을 개시하며, 여기서 희망 패턴은 직선 또는 곡선 형태를 가진다. 희망 패턴에 따라서, 겹치지 않는 또는 겹치는 유형의 제 1 분절이 수행될 것이다. 희망 패턴이 분해능 중요형인 경우, eRIF를 이용해 제 2 분절 단계를 수행하는 것이 바람직할 것이다. 이들 eRIF는 희망 패턴의 에지 상에 또는 중앙 축 또는 뼈대 상에 위치될 것이다. 본 발명은 제 1 분절 단계 및 제 2 분절 단계를 위해 사용되는 기본 특징부의 위치 및 형태를 정의하기 위한 방법 단계들을 더 개시한다.

Description

전자 또는 광학 리소그래피를 위한 자유 형태 분절 방법{FREE FORM FRACTURING METHOD FOR ELECTRONIC OR OPTICAL LITHOGRAPHY}

본 발명은 특히 기판 상으로 설계안을 전사하기 위한 마스크의 전자 또는 광학 리소그래피의 분야에 적용된다. 또한 본 발명은 기판 또는 마스크에 패턴을 직접 쓰기(write) 위해 전자빔이 사용되는 공정에도 적용된다.

전자빔 리소그래피에 의해 패턴을 표면 상으로 전사하기 위한 한 가지 방법이 가변 형태 빔(variable shaped beam), 즉, VSB을 이용하여 포지티브 또는 네거티브 레지스트 코팅을 드러내는 것이다. 이를 위해, 분절(fracturing) 단계 동안, 패턴은 복사 선량이 할당되는 ("샷"으로 알려진) 기본 형태(elementary form)로 잘라질 것이다. 샷의 지오메트리와 복사 선량은 밀접하게 상호연관된다. 현재 사용되는 치수(25nm 미만의 임계 치수, 즉 "CD"를 갖는 기술)에서, 근접 효과(proximity effect)(전방 산란 및 후방 산란)가 노출된 영역의 밀도에 크게 좌우된다.

일반적으로 전사될 패턴은 단순한 지오메트리 형태, 가령, 얇은 사각형(라인(line)) 또는 정사각형(인터커넥션)을 가진다. 이러한 환경에서, 샷의 지오메트리가 단순 패턴에 따라 형성되고 따라서 단순하다: 즉, 각각의 패턴이 장방형 또는 정사각형 샷의 조합으로 분절된다.

그럼에도, 여러 적용분야(인버스 리소그래피, 포토닉스, 계측 교정 등)의 경우, 앞서 기재된 유형의 단순 형태가 아닌 원형 또는 비결정형의, 아마도 곡선형의 형태(자유 형태(free form)라고도 지칭됨)일 수 있는 패턴을 설계안에 삽입하는 것이 필요하거나 바람직할 수 있다.

초저 CD의 경우 근접성 효과를 더 잘 교정하기 위해 마스크 분해능으로 자유-형태 보조 특징부가 전사되는 것이 바람직할 것이다.

이들 환경하에서, 종래의 분절은 특히, 패턴 충실도(pattern fidelity)가 중요할 때, 매우 많은 수의 샷을 발생시키기 때문에 바람직하지 않다. 쓰기 시간(writing time)이 샷의 수에 비례하여 증가하며, 이는 또한 마스크 또는 웨이퍼를 제작하는 비용을 상당히 증가시킨다.

더군다나, 리소그래피 툴과 무관하게, 종래의 분절 공정은 데이터 저장 및 전송이 문제인 많은 양의 데이터를 발생시킨다. 이러한 데이터 양은 또한 근접 효과 교정을 계산할 때 중요한 문제가 된다.

따라서 전자빔 기기 및 소프트웨어의 능력을 최대로 이용하면서, 표면 상으로 전사될 패턴의 비결정 형태로 적응될 수 있는 분절 방법을 이용하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 방향으로의 시도가 조립 방법을 개시하는 미국 특허 번호 7,901,850에 언급되어 있으며, 여기서, 원형 또는 곡선형 패턴을 페이브(pave)하기 위해 사각형 및/또는 삼각형 샷이 글리프(glyph)로 조립되고 중첩될 수 있다.

그러나 이 종래 기술 문헌은 다양한 동작적 제약, 가령, 전자빔 기기에서 이용 가능한 윤곽 거칠기 및/또는 분해능 타깃 및/또는 샷의 지오메트리를 해결할 수 있는 분절 방법을 제공할 해결책을 개시하지 못한다.

본 발명의 목적은 이러한 문제에 대한 해결책을 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 먼저 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법을 개시하며, 자유 형태 희망 패턴을 상기 표면 상으로 전사하기 위해 상기 기본 특징부 각각은 가변 형태 빔(VSB)의 적어도 하나의 샷에 노출되며, 상기 방법은 자유 형태 희망 패턴의 토폴로지 뼈대(topological skeleton)를 결정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 자유 형태 희망 패턴의 토폴로지 뼈대를 결정하는 단계는 자유 형태 희망 패턴의 중앙 축 및 직선 뼈대 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 자유 형태 희망 패턴의 적어도 하나의 중앙 축을 결정하는 단계는 자유 형태 희망 패턴의 근사된 형태(approximated form)를 결정하는 제 1 단계 및 보로노이 다이어그램(Voronoi diagram) 알고리즘을 상기 근사된 형태에 인가하는 제 2 단계를 포함한다.

바람직하게는, 자유 형태 희망 패턴의 토폴로지 뼈대를 결정하는 단계는 자유 형태 희망 패턴의 적어도 하나의 직선 뼈대(straight skeleton)를 자유 형태 희망 패턴을 페이브(pave)할 때 우선 결정되는 다각형의 꼭짓점의 위치(locus)를 포함하는 포인트들의 세트로서 결정하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법을 개시하며, 자유 형태 희망 패턴을 상기 표면 상으로 전사하기 위해 상기 기본 특징부 각각은 가변 형태 빔(VSB)의 적어도 하나의 샷에 노출되며, 상기 방법은 VSB 툴 가용 방향(tool available direction)을 파라미터로서 고려하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, VSB 툴 가용 방향은 표면의 축과 각도 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°, 105°, 120°, 135°, 150°, 165°, 180°를 형성하는 방향들 중 선택된다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터 구현 방법을 개시하며, 자유 형태 희망 패턴을 상기 표면 상으로 전사하기 위해 상기 기본 특징부 각각은 가변 형태 빔(VSB)의 적어도 하나의 샷에 노출되며, 상기 방법은 분절된 설계의 윤곽을 시뮬레이트하는 단계 및 분절된 설계의 시뮬레이트된 윤곽과 자유 형태 희망 패턴의 윤곽 간 거리를 결정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는 이 실시예에 따라 본 발명의 방법은 분절된 설계의 시뮬레이트된 윤곽과 자유 형태 희망 패턴의 윤곽 간 거리의 한계를 파라미터로서 고려하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터 구현 방법을 개시하며, 자유 형태 희망 패턴을 상기 표면 상으로 전사하기 위해 상기 기본 특징부 각각은 가변 형태 빔(VSB)의 적어도 하나의 샷에 노출되며, 상기 방법은 자유 형태 희망 패턴의 토폴로지 뼈대를 결정하는 단계, 파라미터로서 VSB 툴 가용 방향을 고려하는 단계, 분절된 설계의 윤곽을 시뮬레이트하는 단계 및 분절된 설계의 시뮬레이트된 윤곽과 자유 형태 희망 패턴의 윤곽 간 거리를 결정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 이 실시예에 따르는 본 발명의 방법은 토폴로지 뼈대의 세그먼트의 방향에 가까운 적어도 하나의 툴 가용 방향을 선택하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 이 실시예에 따르는 본 발명의 방법은 기본 특징부를 자유 형태 희망 패턴의 토폴로지 뼈대에 실질적으로 중앙이 위치하고 VSB 툴 가용 방향에 실질적으로 평행인 방향을 갖는 사각형으로 정의하는 단계를 더 포함하며, 상기 사각형은 분절된 설계의 시뮬레이트된 윤곽과 자유 형태 희망 패턴의 윤곽 간 거리가 지정 거칠기 공차 내에 유지되어야 한다는 제약 하에서 최대치인 크기를 가진다.

바람직하게는, 기본 특징부의 중앙, 배향 및 폭 중 적어도 하나가 VSB 프로세스의 파라미터들의 그룹 중 적어도 하나의 파라미터 및 자유 형태 희망 패턴에 대한 지정 한계 거칠기 공차의 함수로서 조절되며, 상기 조절은 기본 특징부와 희망 패턴의 합치의 표면의 차이의 최소화를 기초로 한다.

바람직하게는, VSB 프로세스의 파라미터들의 그룹은 가용 샷 배향, 최대 샷 크기, 포인트 확산 함수(point spread function)(PSF)의 특성 치수, 최대 샷 크기 및 최대 겹침을 포함한다.

바람직하게는, 기본 특징부들 중 일부가 겹치며 소실된 샷 배향이 겹치는 기본 특징부들 중 일부 간 겹침 정도의 변화로 대체된다.

바람직하게는, 기본 특징부의 폭은 최대 샷 크기, VSB 프로세스의 PSF의 특성 치수 및 희망 패턴에 대한 거칠기 공차의 함수로서 계산된다.

바람직하게는 기본 특징부의 길이는 VSB 프로세스의 최대 샷 크기, 자유 형태 희망 패턴의 국소 폭(local width), 및 절대 규칙(categorical rule)들의 그룹 내 적어도 하나의 규칙의 함수로서 계산된다.

바람직하게는, 절대 규칙들의 그룹은 중간 폭에서 중단(stop at mid width), 희망 패턴의 반대 에지로 진행(go to opposite edge of desired pattern), 지정 폭에서 중단(stop at a preset width)을 포함한다.

바람직하게는, 이 실시예에 따르는 본 발명의 방법은 코너 라운딩에 대한 근접 효과 교정의 작용을 감소시키는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 이 실시예에 따르는 본 발명의 방법은 파라미터로서 전사되는 패턴의 요구되는 분해능에 대한 임계값을 결정하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 요구되는 분해능에 대한 임계 파라미터는 프로세스의 임계 치수(CD)가 2α 미만이도록 정해지며, 상기 α는 프로세스의 PSF의 전방 확산 부분의 특성 치수이다.

바람직하게는, 이 실시예에 따르는 본 발명의 방법은 요구되는 분해능이 임계 파라미터보다 높을 때, 분해능 유형의 기본 특징부의 제 1 세트에 추가로 표면에 전사될 분해능 이하 유형의 기본 특징부의 제 2 세트를 결정하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 희망 패턴의 에지의 토폴로지 뼈대 및 중앙 축 중 하나를 근사하는 적어도 하나의 중앙 곡선을 그림으로써 분해능 이하 유형의 기본 특징부의 중앙의 위치가 결정된다.

앞서 언급된 주요 제약(분해능의 임계성 및 전자빔 기기에 의한 샷의 지오메트리에 부가되는 제약) 하에서, 본 발명은 샷의 수의 최소화를 가능하게 하며 따라서 표면 상으로의 쓰기 시간(write time)의 최소화를 가능하게 한다. 또한 본 발명은 전사되는 패턴의 윤곽의 거칠기(roughness)의 최소화를 가능하게 한다. 다양한 실시예에서, 분절 단계와 근접 효과 교정 단계 간 루프가 포함되어, 샷과 샷 간 급격한 각도에서 발생하는 코너 라운딩 효과를 이용하는 것이 바람직하다. 따라서 사용 중인 기기에서 이용 가능하지 않은 분절 각도를 대체하는 것이 가능하다. 전자빔 기기가 90° 또는 45°가 아닌 데카르트 기준계에 대한 각도를 갖고 샷을 분절할 수 있는 것이 꽤 드문 일이지만, 특정 경우 30° 또는 60°가 이용 가능할 수 있다.

분해능이 매우 중요한 경우, 본 발명에 따라, 성긴 페이브에 eRIF(electron Resolution Improvement Features, 전자 분해능 개선 특징부)를 중첩함으로써 콘트라스트 및 윤곽 입도를 동시에 최적화하는 것이 가능할 것이다.

특정 실시예에서, 기본 특징부 및/또는 eRIF의 자동 배치가 컴퓨팅 파워 및 시간 측면에서 매우 비용 효율적이다.

본 발명은 더 잘 이해될 것이며 이의 다양한 특징부 및 이점이 다양한 실시예의 기재 및 첨부된 도면으로부터 자명해질 것이다.
도 1a, 1b, 1c 및 1d는 각각 전사될 패턴, 종래 기술의 두 가지 분절 방법 및 본 발명의 하나의 실시예에 따르는 분절 방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 여러 실시예에 따라 수행되는 프로세스의 하이 레벨 흐름도를 나타낸다.
도 3a, 3b 및 3c는 본 발명의 서로 다른 실시예에 따라 전사될 패턴 및 파라미터의 2개의 서로 다른 세트를 이용한 분절 방법을 각각 나타낸다.
도 4a는 분절의 기본 특징부와 희망 패턴 간 거리의 최대 한계로서 공차를 정의하는 것을 도시한다.
도 4b 및 4c는 본 발명의 다양한 실시예에서 전사될 패턴에서 정의되는 변수 및 알고리즘의 종래 조건의 정의를 각각 나타낸다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 다양한 실시예에서 겹치는 샷을 갖고 전사될 패턴의 페이브의 두 가지 서로 다른 모드를 각각 나타낸다.
도 6a, 6b, 6c 및 6d는 본 발명의 다양한 실시예에서 겹치는 페이브의 파라미터의 계산을 도시한다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 다양한 실시예에서 페이브에 eRIF의 추가의 2개의 서로 다른 실시예를 각각 나타내며 도 7b는 eRIF의 치수의 계산을 도시한다.

도 1a, 1b, 1c 및 1d는 각각 전사될 패턴, 종래 기술의 두 가지 분절(fracturing) 방법 및 본 발명의 실시예에 따르는 분절 방법을 나타낸다.

일부 특징부, 가령, CMOS 집적 회로 상의 콘택트의 분해능을 개선하기 위해, 도 1a에 도시된 유형의 특징부가 매우 신속하게 마스크의 표면 상으로 전사되어야 할 것이다. 도 1b에 도시된 유형의 표준 분절은 맨해튼 지오메트리(Manhattan geometry)(즉, 수평 및 수직인 라인을 갖는)의 특징부와 비교할 때 샷의 수의 상당한 증가를 초래할 것이다.

도 1c는 도 1b에 의해 도시된 문제에 대한 종래 기술의 해결책을 나타낸다. 가령, 미국 특허 번호 7,901,850에 개시된 이 해결책에 따르면, 패턴 표면의 최대 퍼센티지를 덮도록, 사각형(110c, 130c, 후자는 전자에 비해 90° 기울어짐) 또는 삼각형(120c) 형태의 샷이 곡선 패턴을 따라 위치한다. 샷의 수가 여전히 중요하게 남으며 우수한 분해능을 얻는 것이 어려울 것이다, 왜냐하면 이는 겹치는 특징부 그룹과 타깃 패턴 간의 합리적인 공차 내의 우수한 매칭을 얻기 위해 필수적인 겹치는 부분의 가변성 때문에, 모든 근접 효과를 고려하여, 각각의 샷의 선량을 계산하는 것이 매우 복잡할 것이기 때문이다.

본 발명의 하나의 양태에 따르면, 겹치는 샷(110d, 120d, 130d, 140d, 150d, 160d)이 다양한 각도로 기울어짐으로써 타깃 패턴의 지오메트리에 더 쉽게 순응할 수 있다. 또한, 이에 따라 겹치는 부분이 제한될 수 있으며, 이는 종래 기술의 프로세스에서보다 근접 효과 교정의 계산을 덜 복잡하게 만들 것이다. 물론, 이용 가능한 기기가 기울임(tilt)의 특정 값의 성능에 제한될 수 있다. 또한 본 발명은 이 상황의 가능한 단점을 극복하는 방식을 이하에서 더 기재할 것이다.

도 2는 복수의 실시예에서 본 발명에 따라 수행된 프로세스의 하이 레벨 흐름도를 나타낸다.

단계(210)에서, 희망 패턴(가령, 도 1a의 희망 패턴)을 나타내는 데이터가 분절 소프트웨어(fracturing software)로 입력된다. 단계(220)에서, 희망 패턴이 특정 분절을 요구하는 형태를 갖는지 여부를 결정하기 위한 제 1 필터가 적용된다.

희망 패턴의 유형이 테스트된다. 희망 패턴(또는 이의 일부분)이 맨해튼 유형(Manhattan type)을 갖는 경우, 겹치지 않는 기본 특징부로의 분절이 적용될 것이다. 이 분절은 표준적이고 본 발명의 대상이 아니다.

희망 패턴(또는 이의 일부분)이 자유 형태(가령, 도 1a의 희망 패턴의 경우)인 경우, 본 발명에 따르는 자유 형태 분절이 적용될 것이다. 자유 형태 분절은 두 가지 유형, 즉, 오버랩 없는 유형 또는 오버랩 있는 유형을 가질 수 있다. 페이브(pave)의 기본 특징부가 전부 중첩되지 않은 전자 유형은 교정(correction)을 수행할 때 더 신뢰할만하고 더 용이하다. 후자 유형에서 페이브의 기본 특징부의 적어도 일부분이 중첩된다. 두 경우 모두, 단계(230)에서 희망 패턴의 제2 특성이 테스트될 것이다. 이 테스트는 희망 패턴이 분해능 중요형(resolution critical)인지를 결정하는 것을 포함한다. 결정은 희망 패턴의 크기(최소 치수 또는 임계 치수(즉, CD))와 포인트 확산 함수(PSF)(Point Spread Function)의 α 파라미터 간의 관계를 기초로 한다. 이 파라미터는 빔의 전방 확산이 활성인 거리를 나타낸다.

본 발명의 예시적 및 비제한적 실시예로서, 이 테스트에 대한 임계값이 2α로 설정될 수 있다. 이는, 희망 패턴의 CD가 2α보다 낮은 경우, 희망 패턴이 분해능 중요형으로 간주될 것임을 의미한다. 희망 패턴의 CD가 이 임계치보다 높은 경우, 단계(240)에서, 희망 패턴에 가장 잘 맞는 오버랩 특징부의 세트를 결정하기 위해 분절이 1-단계 프로세스로 수행될 것이다.

희망 패턴의 요구되는 분해능이 지정 임계치보다 높은 경우, 희망 패턴을 분절하기 위해 컴퓨터는 2-단계 프로세스를 적용할 것을 결정할 것이다(방법의 단계(250)):

- 첫째, 오버랩 특징부들의 세트에 의해 희망 패턴이 근사될 것이다: 이 유형의 기본 특징부의 결정은 도 5a, 5b, 6a 및 6b와 관련하여 기재될 것이다.

- 둘째, 전자 분해능 이하 특징부가 기본 특징부에 추가될 것이다: 분해능 이하 특징부는 실질적으로 희망 패턴의 치수보다 작은 치수를 가지며, 분해능 이하 특징부는, 예를 들어, 전자 분해능 개선 특징부(즉, eRIF)이며, 이 유형의 기본 특징부의 결정은 도 7a, 7b, 7c 및 7d와 관련하여 기재될 것이다.

그 후, 모든 전통적인 분절 방법에서와 같이, 단계(260)에서 분절된 데이터가 병합될 것이다.

추가로, 단계(270)에서 근접 효과 교정(즉, PEC)이 적용될 것이다. 더 우수한 결과를 산출할 많은 경우에서 분절된 데이터를 교정하기 위해 단계(240)(또는 250)와 단계(270) 간 루프를 포함하는 것이 가능하다. 예를 들어, 전통적인 PEC 알고리즘이 많은 특징부의 코너 라운딩(corner rounding)을 감소시켜 분해능을 증가시킬 수 있는데, 반면에 코너 라운딩을 남겨둬서 전사될 패턴의 에지의 거칠기를 완화하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 코너 라운딩 PEC가 취소되거나 수정될 것이다.

그 후 분절된 데이터는 교정된 데이터로서(단계(290)) 저장될 것이다(단계(280)).

도 3a, 3b 및 3c는 전사될 패턴 및 본 발명의 서로 다른 실시예에 따르는 파라미터의 2개의 서로 다른 세트를 이용한 분절 방법을 각각 나타낸다.

VSB 툴은 제한된 수의 형태, 일반적으로 제한된 방향의 사각형 또는 삼각형의 이용을 허용한다. 일반적으로 0 또는 90°각도의 사각형을 사용할 수 있지만, 일부 툴은 45°각도의 사각형도 허용한다. 이하에서 이들 방향은 툴 가용 방향(tool available direction)이라고 지칭될 것이다.

도 3a는 하나 이상의 전환 서브-패턴(들)에 의해 분리되는 단방향성 서브-패턴으로 분절될 수 있는 희망 패턴을 나타낸다. 이들 서브-패턴은 추가 단계에서 하나 또는 복수의 샷으로 나뉠 것이다.

첫 번째 가능한 분절이 도 3b 상에서 나타나며, 여기서 5개의 서브-패턴(310b, 320b, 330b, 340b 및 350b)이 단방향성으로 결정된다. 각각의 단방향성 서브-패턴이 단일 툴 가용 방향과 연관될 수 있다. 이들 5개의 서브-패턴에 대한 본 발명의 분절 방법이 도 4a, 4b 및 4c와 관련하여 상세히 설명될 것이다.

전환 서브-패턴이 표준 분절, 가령, 기계 파일 포맷 또는 내부 VSB 툴용으로 사용되는 분절을 이용하여 분절된다.

두 번째 분절 예시는 상이한 파라미터 세트로 도 3c 상에서 나타난다.

자유 형태 분절 방법의 경우, 분절의 기본 특징부와 희망 패턴 간의 거리가 도 4a에서 나타난 바와 같이 정의된다. 공차를 이 거리의 최대 한계라고 정의한다. 이 공차는 사용자에 의해 설정된다.

도 4b, 4c는 본 발명의 다양한 실시예에서의, 전사될 패턴으로 정의되는 변수 및 알고리즘의 종료 조건의 정의를 각각 나타낸다.

본 발명의 방법의 겹치지 않는 페이브를 수행하기 위해, 우선 페이브를 위해 사용될 사각형 또는 박스의 중심의 위치를 결정한다. 도 4b 상에 나타난 바와 같이, 중심의 위치를 결정하기 위한 방법은 희망 패턴에서 결정된 각각의 단방향성 세그먼트의 중앙 축(410b, 420b, 430b)을 근사하는 것이다. 하나의 평면에서 경계를 갖는 포인트들의 세트의 중앙 축이 포인트들의 세트의 경계를 정의하는 곡선 상의 적어도 2개의 최근접 포인트들을 갖는 포인트 세트라고 정의된다. 중앙 축이 계산되거나 근사될 수 있을 때 이하의 기재를 더 참고할 수 있다.

각각의 박스가 희망 패턴의 에지에 겹치도록 각각의 박스의 폭이 결정될 것이다. 패턴이 최대 허용되는 샷 크기보다 큰 경우, 패턴은 복수의 박스로 쪼개진다.

공차가 존중되는 제약 하에서 박스의 수를 최소화하도록 사각형 또는 박스(440b, 450b 및 460b)의 높이가 결정된다. 이 높이는 공차와, 국소 중앙 축 기울기와 대응하는 툴 가용 방향의 기울기 간 차이를 이용해 계산될 수 있다.

그 후, 페이브를 중단하기 위한 조건이 테스트된다. 이는 도 4c에 나타나 있다. 이 예시에서, 페이브는 희망 패턴의 2개의 에지 모두 툴 가용 방향들 중 하나와 지정 값보다 작은 각을 이룰 때 중단된다. 이 값은 또 다른 툴 가용 방향이 더 선호될 때 툴 가용 방향으로부터 선택되어 새로운 단방향성 서브-패턴을 만들 수 있다. 이는 일반적으로 현재 툴 가용 방향과 다음 툴 가용 방향 간의 평균이다.

도 5a 및 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 겹치는 샷을 이용하여 전사될 패턴의 2개의 서로 다른 페이브 모드를 나타낸다.

도 5a에서, 2개의 차원을 따르는 페이브가 겹치는 형태로 수행됨을 볼 수 있다. 기본 특징부의 제 1 세트(510a)가 수평선을 따라 배치된다. 기본적으로 세트 내 모든 특징부는 동일한 방향의 사각형이고 이들 표면의 거의 동일한 퍼센티지의 겹치는 부분을 가진다. 기본 특징부의 제 2 세트(520a)는 제 1 세트에 비해 45°만큼 기울어진다. 희망 패턴을 수평 또는 수직이 아닌 특징부로 분절하는 능력은 모든 전자빔 기기에 의해 허용되지 않는다. 이 능력이 허용되는 경우, 분절을 위한 토대로서 사용될 수 있는 기본 특징부의 설계를 최적화할 수 있다.

분해능을 개선하기 위해, 희망 패턴의 코너에 추가 샷(530a)을 포함시킴으로써 패턴의 내부 에지를 매끄럽게 하는 것이 가능하다.

도 5b의 희망 패턴이 더 복잡하다. 최적 분절을 위해 페이브될 수 있는 방식이 전자빔 기기에 의한 분절을 위해 이용 가능할 서로 다른 배향의 기본 특징부의 패턴의 형태 및 유형에 따라 달라질 것이다. 도면의 예시에서, 수평 기본 특징부(510b), 수직 기본 특징부(520b), 수평선과 45°를 이루는 기본 특징부(530b), 및 수평선과 135°를 이루는 기본 특징부(540b)가 나타난다. 희망 패턴의 중앙 축이 토폴로지 뼈대로서 사용될 수 있다. 평면에서 경계(500b)를 갖는 포인트들의 세트의 중앙 축(550b)이 포인트들의 세트의 경계를 정의하는 곡선 상의 적어도 2개의 최근접 포인트들을 갖는 포인트들의 세트로서 정의된다. 폐쇄된 자유 형태의 중앙 축이 제한된 개수의 경우에서 정확히 계산될 수 있다. 종종, 예를 들어, 보로노이 다이어그램(Voronoi diagram)을 이용해 중앙 축의 정확한 계산이 수행될 수 있는 형태에 의해 자유 형태를 근사하는 것이 필요할 것이다. 그 후, 근사 형태의 중앙 축은 초기 자유 형태의 근사 중앙 축으로 변환될 것이다. 근사 중앙 축을 계산하기 위해 사용되는 기법은 "Stability and Computation of Medial Axes - a State-of-the-Art Report", In B. Hamann, T. Moller 및 B. Russell, editors, Mathematical Foundations of Scientific Visualization, Computer Graphics, and Massive Data Exploration. Springer-Verlag, Mathematics and Visualization, 2007을 참조할 수 있다.

대안적으로, 다각형의 희망 패턴의 경우, 토폴로지 뼈대로서 균일한 속도로 다운사이징된 다각형의 꼭짓점의 위치인 상기 다각형의 직선 뼈대를 사용하는 것이 더 계산 효율적일 수 있다. Aichholzer, Oswin; Aurenhammer, Franz (1996). "Straight skeletons for general polygonal figures in the plane". Proc. 2nd Ann. Int. Conf. Computing and Combinatorics (COCOON '96). Lecture Notes in Computer Science, no. 1090, Springer-Verlag. pp. 117-126를 참조하라.

토폴로지 뼈대(또는 중앙 축)의 세그먼트가 결정될 때, 가용 방향들 중 처리되는 세그먼트의 축에 가장 가까운 툴 방향을 선택할 수 있다.

도 6a, 6b, 6c 및 6d는 본 발명의 다양한 실시예에서 겹치는 페이브의 파라미터의 계산을 도시한다.

희망 패턴을 페이브하도록 사용될 기본 특징부의 중앙의 위치가 결정되면, 이들 기본 특징부의 정확한 형태를 결정할 필요가 있다.

- 이 단계를 수행하기 위해, 기기의 특성에 따라 달라지는 다음의 파라미터를 고려한다: 사용 중인 전자빔 기기에 대한 샷의 최대 크기(현재 기기에서 250nm 내지 1마이크론),

- 사용 중인 전자빔 기기에서 이용 가능한 샷 기울기(0°, 30°, 45°, 60°, 90°, 120°, 135° 등); 이용 가능한 방향이 더 존재하며, 본 발명의 방법은 모든 이용 가능한 방향을 고려할 수 있다.

- 전자빔 기기의 포인트 확산 함수(PSF)의 형태; 이 형태는 전방 확산이 유효한 거리(본 명세서에서 파라미터 α)에 의해 정의될 수 있다.

그 밖의 다른 파라미터는 적용예에 따라 달라지고 초기 형태와 최종 형태(도 4a에 디스플레이된 형태) 간 공차 또는 초기 형태와 시뮬레이트된 윤곽 간 최대 편차에 의해 정의되고, 일반적으로 공차는 수 나노미터에서 수십 나노미터인 CD에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 광학 장치, 가령, 도파관 또는 공진기에 대해 나노미터 범위의 거칠기가 요구된다. 일반적으로 전자 디바이스의 경우, 거칠기는 CD/20보다 작아야 한다. 이는 전자빔에 의한 쓰기를 마스킹하기 위해 분절이 적용되는 경우 확대 배율만큼 스케일링되어야 한다.

그 후 페이브를 위해 사용되는 기본 특징부의 중심 및 치수의 실제 위치가 계산되어야 한다.

기본 특징부들과 희망 패턴의 합치의 표면 차이를 거칠기 공차 내로 최소화하기 위해 각각의 샷에 대한 기본 특징부의 위치 및 기울기가 조절되어야 한다.

사용되는 전자빔 기기에서 기울기 값이 이용 가능하지 않을 때, 이는 추가 오버랩에 의해 보상될 수 있다.

그 후, 각각의 기본 특징부의 폭 및 길이가 결정되어야 한다. 도 6a를 참조하면, 기본 특징부(610a)를 형성하기 위한 샷의 (희망 곡선 패턴의 세그먼트의 길이를 따라 정의된) 폭이 최대 샷 크기 및 최대 갭의 함수로서 결정된다. 최대 갭이 서로 다른 방법(시뮬레이션 또는 룩-업 테이블)을 통해 계산될 수 있다. 기본 특징부의 (곡선형 희망 패턴의 폭에 걸쳐 정의된) 길이(620a)가 곡선형 희망 패턴의 국소 형태(630a) 및 최대 샷 크기의 함수로서 계산된다. 앞서 기재된 바 있는 데이터 준비(즉 "dataprep") 단계 후의 근접 효과 교정 단계 동안, 약간 흐린 코너에서의 분해능을 증가시키기 위해 코너 라운딩의 약간의 교정을 포함하는 것이 표준 절차이다. 겹치는 기본 특징부를 갖는 곡선형 패턴의 페이브를 포함하는 본 발명의 데이터 준비(dataprep)를 적용할 때, 코너 라운딩 효과가 바람직하게 작용한다. 이는 도 6b에 도시되어 있으며, 여기서 근접 효과(610b)가 거리(620b)에 의해 코너의 하부로부터 이격된 라인(630b)에 대한 레지스트 윤곽의 변위를 만들었음을 알 수 있으며, 상기 거리는 실험 결과로부터 α의 차수임이 예상될 수 있다(α는 PSF의 전방 확산 파라미터이다).

코너 라운딩이 모델링될 수 있다. 따라서 페이브의 특정 구성으로부터 도출된 곡선형 희망 패턴의 에지의 거칠기에 대한 영향이 예상될 수 있다. PEC 단계 동안 에지 튜닝(edge tuning)이 수행될 수 있고, 결과를 개선하기 위해 샷들 사이의 겹치는 크기가 수정되도록 분절 단계와 PEC 단계 사이에 루프가 확립될 수 있다. 오버랩과 거칠기 간 관계가 도 6c와 6d 간 비교로부터 평가될 수 있다.

- 도 6c에서, 제한된 겹침(610c)이 제한된 코너 라운딩을 생성하며 시뮬레이트된 레지스트 윤곽(620c)과 희망 패턴의 윤곽(630c) 간 상당한 차이가 존재한다.

- 도 6d에서, 상당한 오버랩(610d)이 코너 라운딩을 생성하지만 시뮬레이트된 레지스트 윤곽(620d)을 희망 패턴의 윤곽(630d)에 매우 가깝게 만드는 바람직한 결과를 갖는 상당한 근접 효과(650d)를 생성한다; 따라서, 거칠기가 공차 내로 더 용이하게 유지될 것이다.

도 7a 및 7b는 각각 본 발명의 다양한 실시예에서 페이브에 eRIF를 추가하는 2개의 서로 다른 실시예를 나타내며 도 7b는 eRIF의 치수의 계산을 도시한다.

패턴이 분해능 중요형일 때(2α 미만의 희망 패턴의 CD), 전사될 패턴의 에지 상의 겹치는(또는 가능하다면 겹치지 않는 샷) 분해능 이하 특징부를 페이브의 제 1 레벨 상에 중첩시키는 것이 필요하다.

이들 분해능 이하 특징부는 제 1 페이브의 기본 특징부보다 훨씬 더 작은, 예를 들어, 약 10배 더 작은 치수를 가진다. 이들은 eRIF일 수 있다.

도 7a 상에 나타난 바와 같이, 페이브의 제 1 레벨이 도 5b를 참조하여 설명된 바와 같이 수행될 수 있다. 중앙 축(710a) 또는 직선 뼈대 및 기본 특징부(720a)의 제 1 세트의 폭 및 길이가 정확히 동일한 방식으로 계산될 것이다. 도 5b의 분절을 계산하기 위해 사용되는 것과 동일한 파라미터(가용 샷 기울기, 거칠기 공차, PSF의 α, 최대 샷 크기, 최대 겹침)가 도 7a의 분절의 제 1 레벨을 계산하도록 사용될 수 있으나, eRIF를 갖는 제 2 페이브가 패턴의 에지 상에서 수행될 것이기 때문에 거칠기 공차는 α 값의 최대 수 배까지 완화될 수 있다.

그 후, 제 1 분절의 에지 상에 eRIF(730a)를 배치하기 위해 분절의 제 2 레벨이 수행될 것이다. CD를 기초로 하는 데이터 필터를 이용하여 eRIF를 필요로 하는 형태가 이들의 크기에 따라 선택될 것이다.

도 7b 상에서 나타날 수 있는 바와 같이, eRIF의 기울기(710b) 및 길이(720b)가 희망 패턴의 에지의 기울기 또는 중앙 축 또는 뼈대를 따르도록 정의된다. 가용 샷 기울기의 임의의 세트에 대해, 임의의 에지 또는 중앙 축 또는 뼈대 기울기, eRIF 기울기 및 길이가 중앙 축 또는 뼈대 또는 에지의 기울기에 들어 맞도록 조절될 수 있다. 이를 위해 우선 eRIF의 기울기가 이용 가능한 샷 기울기 중에서 에지 기울기와 가장 가까운 값으로 설정될 수 있다. 그 후 eRIF의 길이가 단 하나의 값을 취해 에지의 기울기를 완벽하게 따를 수 있다.

eRIF 폭(730b)은 규칙, 가령, eRIF 폭 = (국소 CD)/3에 의해 정의될 수 있다.

규칙의 선택은 본 발명의 시스템의 사용자에 의해 정의될 수 있다. 패턴 인쇄의 정확도를 증가시키기 위해, 일련의 PEC 단계 동안, 레지스트에서 더 선명한(sharper) 선량 프로파일에 의해 과다 노출로부터 이익을 얻기 위해, eRIF의 폭을 감소시키거나 선량 계수(dose coefficient)를 증가시키는 것이 가능하다.

도 7c의 실시예에서, 분해능 목표가 더 야심적이다: 희망 패턴의 CD가 PSF의 파라미터에 의해 정의되는 분해능 한계에 가깝다. 이 경우, eRIF를 희망 패턴의 중앙 축 또는 뼈대(710c)를 따라 위치시키는 것이 더 적절하다. eRIF(730c)의 형태가 (중앙 축 또는 뼈대를 이용해 eRIF의 위치를 정의하여) 희망 패턴의 에지를 따라 배치되는 eRIF의 경우에서와 같이 정의될 것이다. 이러한 유형의 실시예들 중 일부에서, 제 1 기본 특징부(720c)가 제거될 수 있다. 이 경우, eRIF의 노출 선량이 상당히 증가하여야 할 것이다.

반도체 웨이퍼 상으로의 직접 투사 또는 마스크의 노광에 의해 본 발명의 방법을 구현하기 위해, 예를 들어, VISTEC™에 의해 상용화된 SB 3054 유형의 기기를 이용하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 알고리즘에 의해 수정된 소프트웨어, Synopsis™에 의해 상용화된 PROXECCO™ 브랜드, Genisys™사의 Beamer™ 브랜드, 또는 본 발명의 출원인인 Aselta Nanographics™사의 Inscale™ 브랜드에 의해 분절 및 PEC 단계가 수행될 수 있다.

본 발명의 특정 구현예는 분절 기기 및 소프트웨어에서 이용 가능한 샷 기울기(shot tilt)에 따라 달라질 것이다. 상기 PEC 단계는 사용될 PEC 소프트웨어에서 이용 가능한 알고리즘에 따라 수행될 것이다. 특히, 본 발명의 분절에 쉽게 적응될 수 있는 코너 라운딩 알고리즘을 제공하는 Inscale™ 소프트웨어를 이용하는 것이 바람직할 것이다. 또한 이 유형의 소프트웨어에서 미국 특허 13/641128에 의해 개시되는 조합된 선량 및 지오메트리 최적화를 이용하는 선량 변조 알고리즘을 구현한다. 이는 이 유형의 PEC 알고리즘에 의한 본 발명에 따르는 분절의 최적 통합을 가능하게 할 것이다. 이 분절은 리소그래피 툴이 단일패스 노출을 이용하는 경우와 복수패스 노출을 이용하는 경우 동일한 방식으로 수행될 수 있는데, 왜냐하면 본 발명의 방법이 이러한 선택이 어떠한 영향을 미치지 않을 정도로 충분히 강건하기 때문이다.

본 명세서에 개시된 예시는 본 발명의 일부 실시예의 예시에 불과하다. 이들은 이하의 특허청구범위에 의해 정의된 발명의 범위를 어떠한 방식으로도 제한하지 않는다.

Claims (22)

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9. 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터 구현 방법으로서, 자유 형태 희망 패턴을 상기 표면 상으로 전사하기 위해 상기 기본 특징부 각각은 가변 형태 빔(VSB: variable shaped beam)의 적어도 하나의 샷에 노출되며, 상기 방법은
   - 자유 형태 희망 패턴의 토폴로지 뼈대를 결정하는 단계,
   - 파라미터로서 VSB 툴 가용 방향을 고려하는 단계,
   - 분절된 설계의 윤곽을 시뮬레이트하는 단계 및 분절된 설계의 시뮬레이트된 윤곽과 자유 형태 희망 패턴의 윤곽 간 거리를 결정하는 단계
   를 포함하는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
10. 제9항에 있어서, 토폴로지 뼈대의 세그먼트의 방향에 가까운 적어도 하나의 툴 가용 방향을 선택하는 단계를 더 포함하는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
11. 제9항에 있어서, 기본 특징부를 자유 형태 희망 패턴의 토폴로지 뼈대에 실질적으로 중앙이 위치하고 VSB 툴 가용 방향에 실질적으로 평행인 방향을 갖는 사각형으로 정의하는 단계를 더 포함하며, 상기 사각형은 분절된 설계의 시뮬레이트된 윤곽과 자유 형태 희망 패턴의 윤곽 간 거리가 지정 거칠기 공차 내에 유지되어야 한다는 제약 하에서 최대치인 크기를 갖는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
12. 제10항에 있어서, 기본 특징부의 중앙, 배향 및 폭 중 적어도 하나가 VSB 프로세스의 파라미터들의 그룹 중 적어도 하나의 파라미터 및 자유 형태 희망 패턴에 대한 지정 한계 거칠기 공차의 함수로서 조절되며, 상기 조절은 기본 특징부와 희망 패턴의 합치의 표면의 차이의 최소화를 기초로 하는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
13. 제11항에 있어서, VSB 프로세스의 파라미터들의 그룹은 가용 샷 배향, 최대 샷 크기, 포인트 확산 함수(point spread function)(PSF)의 특성 치수, 최대 샷 크기 및 최대 겹침을 포함하는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
14. 제12항에 있어서, 기본 특징부들 중 일부가 겹치며 소실된 샷 배향이 겹치는 기본 특징부들 중 일부 간 겹침 정도의 변화로 대체되는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
15. 제10항에 있어서, 기본 특징부의 폭은 최대 샷 크기, VSB 프로세스의 PSF의 특성 치수 및 희망 패턴에 대한 거칠기 공차의 함수로서 계산되는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
16. 제10항에 있어서, 기본 특징부의 길이는 VSB 프로세스의 최대 샷 크기, 자유 형태 희망 패턴의 국소 폭(local width), 및 절대 규칙(categorical rule)들의 그룹 내 적어도 하나의 규칙의 함수로서 계산되는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
17. 제15항에 있어서, 절대 규칙들의 그룹은 중간 폭에서 중단(stop at mid width), 희망 패턴의 반대 에지로 진행(go to opposite edge of desired pattern), 지정 폭에서 중단(stop at a preset width)을 포함하는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
18. 제15항에 있어서, 코너 라운딩에 대한 근접 효과 교정의 작용을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
19. 제9항에 있어서, 파라미터로서 전사되는 패턴의 요구되는 분해능에 대한 임계값을 결정하는 단계를 더 포함하는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
20. 제18항에 있어서, 요구되는 분해능에 대한 임계 파라미터는 프로세스의 임계 치수(CD)가 2α 미만이도록 정해지며, 상기 α는 프로세스의 PSF의 전방 확산 부분의 특성 치수인, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
21. 제18항에 있어서, 요구되는 분해능이 임계 파라미터보다 높을 때, 분해능 유형의 기본 특징부의 제 1 세트에 추가로 표면에 전사될 분해능 이하 유형의 기본 특징부의 제 2 세트를 결정하는 단계를 더 포함하는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.
22. 제20항에 있어서, 희망 패턴의 에지의 토폴로지 뼈대 및 중앙 축 중 하나를 근사하는 적어도 하나의 중앙 곡선을 그림으로써 분해능 이하 유형의 기본 특징부의 중앙의 위치가 결정되는, 표면을 기본 특징부들로 분절하는 컴퓨터로 구현되는 방법.

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